JP2005247672A - 燃料改質装置およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 改質触媒における炭化水素系燃料および空気の空燃比を所望の値に精度よく設定可能とする燃料改質装置およびその運転方法の提供。
【解決手段】 内燃機関１は、改質触媒により炭化水素系燃料と空気との混合気を改質する燃料改質装置２０と、ＥＣＵ３０とを備える。燃料改質装置２０は、改質触媒が配置された改質反応部２３と、改質反応部２３を流出した流体に含まれるＣＯ_２の濃度を検出するＣＯ_２センサＳｃとを有し、ＥＣＵ３０は、ＣＯ_２センサＳｃにより検出されるＣＯ_２濃度が所定範囲内に含まれるように改質反応部２３への炭化水素系燃料の供給量の補正することにより、改質反応部２３に供給される炭化水素系燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比Ｏ／Ｃがおよそ１から１をわずかに上回る値までの範囲に含まれるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、改質触媒を有し、当該改質触媒により炭化水素系燃料と空気との混合気を改質する燃料改質装置およびその運転方法に関する。

従来から、炭化水素系燃料と空気との混合気を改質して所定の燃料成分（例えばＣＯやＨ_２）を含む改質ガスを生成する改質装置を備えた内燃機関が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この内燃機関では、改質ガス中の燃料成分（ＣＯやＨ_２）の収率を高めるために、改質装置の改質触媒の温度が所定温度（６００℃）に達した段階で、改質触媒における燃料および空気の空燃比を５付近に設定される。また、この種の内燃機関に適用される改質装置では、触媒の劣化による改質性能の低下を防止し、副生成物の発生を抑制すると共に、改質装置周辺への熱の影響を低減させる上で、改質触媒の温度（触媒床温）を適正に管理することも重要となる。このため、改質触媒の温度を制御する手法として、改質触媒に供給される燃料および空気の空燃比と改質触媒の到達温度との相関関係を用いて改質触媒における空燃比を制御することにより、改質触媒の温度を適正に設定する技術も知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開平９−２１３６２号公報 特開２００２−１７９０４０５号公報

上述のように、改質ガス中の燃料成分の収率を高めるためには、改質触媒における炭化水素系燃料および空気の空燃比を理論空燃比である５付近に設定することが好ましいが、改質触媒における空燃比を所望の値に精度よく設定することは必ずしも容易ではない。この場合、上述の改質触媒における空燃比と改質触媒の到達温度との相関関係を利用して、改質触媒の温度に基づいて改質触媒における空燃比を設定することも考えられる。

しかしながら、改質触媒の温度は、供給される空気や燃料の温度や、供給される燃料の成分の影響を受けるものである。また、改質触媒における空燃比が理論空燃比（およそ５）付近にある場合、改質触媒の温度は当該空燃比に対して動的には非線形に変化するものの、一旦活性化した改質触媒は、燃料および空気の空燃比が理論空燃比から逸脱してもさほど温度変化しないことから、動的に改質触媒の温度に基づいて改質触媒における燃料および空気の空燃比を設定するのは困難である。

そこで、本発明は、改質触媒における炭化水素系燃料および空気の空燃比を所望の値に精度よく設定可能とする燃料改質装置およびその運転方法の提供を目的とする。

本発明による燃料改質装置は、改質触媒を有し、当該改質触媒により炭化水素系燃料と空気との混合気を改質する燃料改質装置において、改質触媒を流出した流体に含まれるＣＯ_２およびＨ_２Ｏの少なくとも何れか一方の濃度を検出する濃度検出手段と、濃度検出手段の検出値に基づいて改質触媒における炭化水素系燃料および空気の空燃比を設定する制御手段とを備えることを特徴とする。

一般に、改質触媒により炭化水素系燃料と空気とを反応させ、部分酸化反応を進行させて燃料成分を得る場合、改質触媒に対して供給される炭化水素系燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比Ｏ／Ｃが適正値（およそ１）付近にある場合、改質触媒を流出した流体中のＣＯ_２やＨ_２Ｏの濃度は、上記Ｏ／Ｃに対して概ね線形に変化する。一方、改質触媒に対して供給される炭化水素系燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比Ｏ／Ｃが１を多少超えたあたりから、酸素過多となって完全酸化反応が進行し、改質触媒を流出した流体中のＣＯ_２やＨ_２Ｏの濃度が著しく高まる。

これらの点に鑑みて、本発明の燃料改質装置では、改質触媒を流出した流体に含まれるＣＯ_２およびＨ_２Ｏの少なくとも何れか一方の濃度が検出され、当該濃度に基づいて改質触媒における炭化水素系燃料および空気の空燃比が設定（補正）される。すなわち、上記特性を踏まえて、濃度検出手段により検出される濃度が所定範囲内に含まれるように改質触媒に対する炭化水素系燃料や空気の供給量を補正することにより、上記Ｏ／Ｃを適正な値である１付近に保つことができる。そして、改質触媒を流出した流体に含まれるＣＯ_２やＨ_２Ｏの濃度は、改質触媒における反応状況を直ちに反映することから、当該濃度を用いれば、改質触媒での反応状況に応じた適切な空燃比制御を実行することができる。この結果、本発明の燃料改質装置では、改質触媒における炭化水素系燃料および空気の空燃比を所望の値に精度よく設定することが可能となる。

この場合、制御手段は、濃度検出手段により検出される濃度が所定範囲内に含まれるように改質触媒に対する炭化水素系燃料および空気の供給量の少なくとも何れか一方を補正し、上記所定範囲は、改質触媒に対して供給される炭化水素系燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比Ｏ／Ｃがおよそ１から１をわずかに上回る値までの範囲に含まれるように定められると好ましい。

このように、改質触媒に対して供給される炭化水素系燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比Ｏ／Ｃがおよそ１から１をわずかに上回る値までの範囲に含まれるようにすれば、燃料改質装置における未改質燃料を減少させることが可能となる。

また、制御手段は、濃度検出手段により検出される濃度が上記所定範囲内に含まれる場合に、改質触媒に対する炭化水素系燃料の供給量を増加させるか、または、改質触媒に対する空気の供給量を減少させると好ましい。

すなわち、改質触媒に対して供給される炭化水素系燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比Ｏ／Ｃがおよそ１から１をわずかに上回る値までの範囲に含まれている場合、更に、改質触媒に対する炭化水素系燃料の供給量を僅かに増加させるか、または、改質触媒に対する空気の供給量を僅かに減少させることにより、改質触媒における上記Ｏ／Ｃを１により一層近づけることが可能となる。これにより、燃料改質装置に対する燃料供給量を適正にすることができる。

更に、本発明による燃料改質装置は、濃度検出手段により検出される濃度が所定値以上である場合に、装置に何らかの異常が発生していると判断する手段を更に備えると好ましい。

本発明による燃料改質装置の運転方法は、改質触媒を有し、当該改質触媒により炭化水素系燃料と空気との混合気を改質する燃料改質装置の運転方法において、改質触媒を流出した流体に含まれるＣＯ_２およびＨ_２Ｏの少なくとも何れか一方の濃度を検出し、当該濃度に基づいて改質触媒における炭化水素系燃料および空気の空燃比を設定することを特徴とする。

本発明によれば、改質触媒における炭化水素系燃料および空気の空燃比を所望の値に精度よく設定可能とする燃料改質装置およびその運転方法の実現が可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る燃料改質装置を備えた内燃機関を示す概略構成図である。同図に示される内燃機関１は、例えば車両の走行用駆動源として用いられると好適なものである。内燃機関１は、シリンダブロック２に形成された燃焼室３の内部で燃料成分を含む混合気を燃焼させ、燃焼室３内でピストン４を往復移動させることにより動力を発生する。なお、図１には、１気筒のみが示されるが、本実施形態の内燃機関１は、多気筒エンジンとして構成される。

各燃焼室３の吸気ポートは、吸気マニホールド５を構成する吸気管５ａにそれぞれ接続され、各燃焼室３の排気ポートは、排気マニホールド６を構成する排気管６ａにそれぞれ接続されている。また、内燃機関１のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁Ｖｉと、排気ポートを開閉する排気弁Ｖｅとが燃焼室３ごとに配設されている。各吸気弁Ｖｉおよび各排気弁Ｖｅは、例えば、可変バルブタイミング機能等を有する動弁機構７によって開閉させられる。更に、内燃機関１のシリンダヘッドには、点火プラグ８が燃焼室３ごとに配設されている。また、排気マニホールド６には、各燃焼室３からの排気ガスの空燃比を検出する排気空燃比センサ（Ｏ_２センサ）ＳＡＦが設置されている。そして、排気マニホールド６は、それぞれ排気浄化触媒を含む排気浄化装置としての前段触媒装置９ａおよび後段触媒装置９ｂに接続されている。

図１に示されるように、吸気マニホールド５を構成する各吸気管５ａは、サージタンク１０に接続されており、サージタンク１０には、給気管Ｌ１が接続されている。これらの吸気マニホールド５（各吸気管５ａ）、サージタンク１０および給気管Ｌ１は、内燃機関１の吸気路を構成する。給気管Ｌ１は、エアクリーナ１１を介して図示されない空気取入口に接続されており、給気管Ｌ１の中途（サージタンク１０とエアクリーナ１１との間）には、スロットルバルブ（本実施形態では、電子制御式スロットルバルブ）１２が組み込まれている。また、サージタンク１０には、圧力センサＳＰが設けられており、圧力センサＳＰは、サージタンク１０の内部圧力を検出する。

更に、給気管Ｌ１には、エアクリーナ１１とスロットルバルブ１２との間に位置するように第１エアフローメータＡＦＭ１が設置されている。そして、給気管Ｌ１からは、スロットルバルブ１２と第１エアフローメータＡＦＭ１との間（スロットルバルブ１２の上流側）に定められた分岐部ＢＰにおいてバイパス管（改質空気供給路）Ｌ２が分岐されている。バイパス管Ｌ２は、中途に、エアポンプＡＰ、第２エアフローメータＡＦＭ２、流量調整弁１４および開閉弁１５を分岐部ＢＰ側からこの順番で含み、その先端（分岐部ＢＰ側の端部と反対側の端部）は、燃料改質装置２０に接続されている。なお、エアポンプＡＰ、第２エアフローメータＡＦＭ２、流量調整弁１４および開閉弁１５の配置順序は、この順序に限られるものではなく、エアポンプＡＰが流量調整弁１４および開閉弁１５の上流側に配置されていれば、それ以外の順序は任意に定めることができる。

燃料改質装置２０は、両端が閉鎖された概ね筒状の本体２１を有し、本体２１の内部には、上述のバイパス管Ｌ２が接続される空燃混合部２２と、空燃混合部２２に隣接する改質反応部２３とが画成されている。空燃混合部２２には、バイパス管Ｌ２に加えて、改質用燃料噴射弁１６が接続されている。改質用燃料噴射弁１６は、燃料ポンプ１７を介して燃料タンク１８に接続されており、ガソリン等の炭化水素系燃料（液体燃料）を空燃混合部２２内に噴射可能なものである。また、改質反応部２３には、例えばジルコニアにロジウムを担持させた改質触媒が配置されると共に、改質触媒を予熱するための電気式プレヒータ２４が配置されている。

更に、本体２１の内部には、改質反応部２３の下流側に改質燃料分配室２５が画成されている。改質燃料分配室２５には、改質燃料供給管２６の基端が接続されており、改質燃料供給管２６の先端側は、各燃焼室３に向けて分岐されている。改質燃料供給管２６の各先端部には、改質燃料供給ノズル２７が装着されており、各改質燃料供給ノズル２７は、対応する燃焼室３の吸気ポート近傍に配置されている。なお、各改質燃料供給ノズル２７と改質燃料分配室２５とを個別に連絡するように、複数の改質燃料供給管２６が燃焼室３ごとに設けられてもよい。また、内燃機関１は、改質燃料供給管２６内の改質燃料を冷却するための熱交換器２８を有している。熱交換器２８の冷却媒体としては、例えばエンジン冷却水が用いられる。更に、燃料改質装置２０の改質燃料分配室２５には、その内部の流体のＣＯ_２濃度を検出するためのＣＯ_２センサＳｃが備えられている。ＣＯ_２センサＳｃとしては、赤外光式センサや、半導体センサ等を採用することができる。

加えて、内燃機関１は、各吸気管５ａ（各吸気ポート）に装備された通常燃料噴射弁１６０を有しており、燃料改質装置２０を作動させた状態、または、燃料改質装置２０に対する空気および燃料の供給を停止させた状態で、各通常燃料噴射弁１６０から上記燃料ポンプ１７により圧送されるガソリン等の炭化水素系燃料を各吸気管５ａ（吸気ポート）内に噴射させて動力を得ることが可能である。なお、通常燃料噴射弁１６０は、対応する燃焼室３内に炭化水素系燃料を直接噴射するものであってもよい。

図２は、上述の内燃機関１の制御ブロック図である。同図に示されるように、内燃機関１は、制御手段として機能する電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）３０を有している。ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および、各種情報やマップ等が記憶されるメモリを含む。そして、このＥＣＵ３０の入出力ポートには、上述の動弁機構７、点火プラグ（イグナイタ）８、スロットルバルブ１２、流量調整弁１４、開閉弁１５、改質用燃料噴射弁１６、通常燃料噴射弁１６０、電気式プレヒータ２４、エアポンプＡＰ、更には、スタータ１９等が適宜制御回路等を介して接続されている。

また、ＥＣＵ３０の入出力ポートには、各種センサ類、すなわち、上述のエアフローメータＡＦＭ１およびＡＦＭ２、ＣＯ_２センサＳｃ、圧力センサＳＰ、排気空燃比センサＳＡＦ等が接続されている。第１エアフローメータＡＦＭ１は、空気取入口から給気管Ｌ１に取り入れられた空気の総流量（全燃焼室３に供給される空気の総量）を検出し、検出値を示す信号をＥＣＵ３０に与える。また、第２エアフローメータＡＦＭ２は、バイパス管Ｌ２を流通する空気の流量を検出し、検出値を示す信号をＥＣＵ３０に与える。ＣＯ_２センサＳｃ、圧力センサＳＰおよび排気空燃比センサＳＡＦも、それぞれ検出値を示す信号をＥＣＵ３０に与える。

更に、ＥＣＵ３０の入出力ポートには、イグニッションスイッチ３１、アクセル位置センサ３２、クランク角センサ３３、水温センサＳＷおよびシフトポジションセンサＳＳＰ等が接続されている。アクセル位置センサ３２は、図示されないアクセルペダルの踏込量を示す信号をＥＣＵ３０に与え、クランク角センサ３３は、内燃機関１のクランク角を示す信号をＥＣＵ３０に与え、水温センサＳＷは、内燃機関１の冷却系統を流通する冷却水の温度を示す信号をＥＣＵ３０に与え、シフトポジションセンサＳＳＰは、図示されない変速機のシフト位置を示す信号をＥＣＵ３０に与える。ＥＣＵ３０は、エアフローメータＡＦＭ１，ＡＦＭ２、アクセル位置センサ３２、クランク角センサ３３、シフトポジションセンサＳＳＰ等からの信号等に基づいて、スロットルバルブ１２や流量調整弁１４の開度、改質用燃料噴射弁１６や通常燃料噴射弁１６０による燃料噴射量、点火プラグ８による点火タイミング、吸気弁Ｖｉおよび排気弁Ｖｅの開閉タイミング等を制御する。

さて、例えば機関始動時や低負荷時等、所定条件の下で上述の内燃機関１を作動させる場合、燃料改質装置２０の空燃混合部２２に対して、ＥＣＵ３０によって制御されるエアポンプＡＰや流量調整弁１４等を含むバイパス管Ｌ２を介して空気が導入されると共に、ＥＣＵ３０によって制御される改質用燃料噴射弁１６からガソリン等の炭化水素系燃料が噴射される。ガソリン等の炭化水素系燃料は、空燃混合部２２にて気化すると共にバイパス管Ｌ２からの空気と混ざり合い、改質反応部２３へと流れ込む。改質反応部２３では、改質触媒により炭化水素系燃料と空気とが反応させられ、次の（１）式にて表わされる部分酸化反応が進行する。
Ｃ_ｍＨ_ｎ＋（ｍ／２）Ｏ_２ → ｍＣＯ＋（ｎ／２）Ｈ_２ …（１）

そして、上記（１）式の反応が進行することにより、燃料成分であるＣＯおよびＨ_２を含む改質ガス（改質燃料）が生成され、得られた改質ガスは、燃料改質装置２０から改質燃料供給管２６および改質燃料供給ノズル２７を介して各燃焼室３の吸気ポートに供給される。また、各燃焼室３の吸気ポートには、ＥＣＵ３０によって開度調整される給気管Ｌ１のスロットルバルブ１２を介して空気が導入される。従って、燃料改質装置２０から各吸気ポートに導入された改質ガスは、更に空気と混ざり合った後、各燃焼室３内に吸入される。そして、所定のタイミングで各点火プラグ８が点火されると、各燃焼室３内で燃料成分であるＣＯおよびＨ_２が燃焼してピストン４を往復移動させ、これにより、内燃機関１から所望の動力を得ることができる。

ところで、上述のように、改質ガスを用いて内燃機関１を運転するに際しては、燃料改質装置２０における改質反応が良好に進行して所望の燃料成分が得られるように、改質反応部２３における改質効率を高く維持する必要がある。また、改質反応部２３における改質効率は、改質反応部２３（改質触媒）における炭化水素系燃料および空気の空燃比と相関関係を有しており、改質ガス中のＣＯやＨ_２といった燃料成分の収率（改質効率）を高めるためには、改質反応部２３における炭化水素系燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比Ｏ／Ｃを１付近に設定することが好ましい。

一方、改質触媒により炭化水素系燃料と空気とを反応させ、上記（１）式の部分酸化反応を進行させて燃料成分を得る場合、改質触媒に対して供給される炭化水素系燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比Ｏ／Ｃが適正値である１付近にある場合（例えば、図３において、１．０から値ａまでの範囲）、改質触媒を流出した流体中のＣＯ_２やＨ_２Ｏの濃度は、図３に示されるように、Ｏ／Ｃに対して概ね線形に変化する。また、上記Ｏ／Ｃが１を多少超えたあたりから（例えば、Ｏ／Ｃ＝１．０５位から）、酸素過多となって例えば次の（２）の完全酸化反応が進行し、図３に示されるように改質触媒を流出した流体中のＣＯ_２やＨ_２Ｏの濃度が著しく高まる。
ＣＨ_{１．８６９}＋１．４６７・Ｏ_２ → ＣＯ_２＋０．９３５・Ｈ_２Ｏ ＋５９６．５〔ｋＪ〕…（２）

これらの点に鑑みて、本実施形態の燃料改質装置２０では、改質反応部２３におけるＯ／Ｃを１付近に設定するために、制御手段としてのＥＣＵ３０によって図４に示される改質制御ルーチンが実行される。この場合、ＥＣＵ３０は、まず、運転条件フラグの値を確認し（Ｓ１０）、運転条件フラグが「０」である場合、アクセル位置センサ３２等の検出値に基づいて内燃機関１の運転条件（例えば、目標トルク）を読み込む（Ｓ１２）。更に、ＥＣＵ３０は、所定のマップを用いて、Ｓ１２にて読み込んだ機関運転条件に対応した燃料改質装置２０への空気供給量（以下、適宜「改質空気供給量」という）を求めると共に、求めた改質空気供給量との関係で、改質反応部２３（改質触媒）における混合気のＯ／Ｃが１になるように改質用燃料噴射弁１６からの燃料噴射量を算出する（Ｓ１４）。

Ｓ１４にて改質空気供給量と燃料噴射量とを設定すると、ＥＣＵ３０は、Ｓ１４にて定めた量の空気と、Ｓ１４に定めた量の炭化水素系燃料とが燃料改質装置２０に供給されるように、流量調整弁１４および改質用燃料噴射弁１６を制御する（Ｓ１６）。なお、ＥＣＵ３０は、Ｓ１６の処理に先立って、Ｓ１４にて定められる改質空気供給量と燃料噴射量とを踏まえた上で、各燃焼室３に吸入される混合気の空燃比を所望の値にするためのスロットルバルブ１２の開度をＳ１２で読み込んだ機関運転条件に応じて算出しており、Ｓ１６では、流量調整弁１４および改質用燃料噴射弁１６に加えて、スロットルバルブ１２の開度をも制御する。

Ｓ１６の処理の後、ＥＣＵ３０は、ＣＯ_２センサＳｃからの信号に基づいて、改質触媒の下流側、すなわち、改質反応部２３から改質燃料分配室２５へと流出した改質ガスに含まれるＣＯ_２の濃度Ｖを取得し（Ｓ１８）、まず、ＣＯ_２濃度Ｖが予め定められた閾値Ｖ_ＨＨを下回っているか否か判定する（Ｓ２０）。閾値Ｖ_ＨＨは、Ｏ／Ｃが１より充分に大きいときの改質ガス中のＣＯ_２濃度であり（図３参照）、Ｓ２０にてＣＯ_２濃度Ｖが閾値Ｖ_ＨＨ以上であると判断される場合には、燃料改質装置２０に何らかのトラブルが発生していると想定される。このため、ＥＣＵ３０は、Ｓ２０で否定判断を行った場合、燃料改質装置２０に何らかの故障が発生しているとみなし、図示されない所定の警告灯を点灯させるなどして警報を発生させた上で（Ｓ２１）、改質制御ルーチンを一旦終了させる。このように、図３に示される特性を利用すれば、改質ガス中のＣＯ_２濃度Ｖに基づいて、燃料改質装置２０の故障判定を実行することができる。

Ｓ２０にてＣＯ_２濃度Ｖが閾値Ｖ_ＨＨを下回っていると判断した場合（Ｓ２０で肯定判断を行った場合）、ＥＣＵ３０は、更に、Ｓ１８にて取得したＣＯ_２濃度Ｖが予め定められた閾値Ｖ_Ｌ以上であるか否か判定する（Ｓ２２）。本実施形態では、閾値Ｖ_Ｌの値は、図３に示されるように、改質触媒に対して供給される炭化水素系燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比Ｏ／Ｃが１．０である場合の改質ガス中のＣＯ_２の濃度とされる。また、Ｓ２２にてＣＯ_２濃度Ｖが閾値Ｖ_Ｌ以上であると判断した場合、ＥＣＵ３０は、Ｓ１８にて取得したＣＯ_２濃度Ｖが予め定められた閾値Ｖ_Ｈを上回っているか否か判定する（Ｓ２４）。本実施形態では、閾値Ｖ_Ｈの値は、図３に示されるように、改質触媒に対して供給される炭化水素系燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比Ｏ／Ｃが値ａ（ａ＞１．０であり、例えば、ａ＝１．０２〜１．０３）である場合の改質ガス中のＣＯ_２の濃度とされる。

ここで、Ｓ２２にてＣＯ_２濃度Ｖが閾値Ｖ_Ｌを下回っていると判断される場合、改質反応部２３への燃料噴射量が過剰であるか、あるいは、改質空気供給量が不足していることにより、改質反応部２３におけるＯ／Ｃが１．０を下回っている（改質反応部２３内がリッチになっている）ことになる。このため、ＥＣＵ３０は、Ｓ２２にて否定判断を行った場合、改質用燃料噴射弁１６からの燃料噴射量を所定量ΔＦ（ただし、ΔＦは正の所定値である）だけ減少させるように補正量（−ΔＦ）を設定する（Ｓ２６）。なお、Ｓ２６では改質空気供給量を所定量だけ減少させるように補正量が設定されてもよい。

また、Ｓ２２にてＣＯ_２濃度Ｖが閾値Ｖ_Ｌ以上であると判断された後、Ｓ２４にてＣＯ_２濃度Ｖが予め定められた閾値Ｖ_Ｈを上回っていると判断された場合、改質反応部２３への燃料噴射量が不足しているか、あるいは、改質空気供給量が過剰であることにより、改質反応部２３におけるＯ／Ｃが値ａを上回っている（改質反応部２３内がリーンになりすぎている）ことになる。このため、ＥＣＵ３０は、Ｓ２４にて肯定判断を行った場合、改質用燃料噴射弁１６からの燃料噴射量を所定量ΔＦだけ増加させるように補正量（＋ΔＦ）を設定する（Ｓ２８）。なお、Ｓ２８において、改質空気供給量を所定量だけ増加させるように補正量が設定されてもよい。

一方、Ｓ２２にてＣＯ_２濃度Ｖが閾値Ｖ_Ｌ以上であると判断された後、Ｓ２４にてＣＯ_２濃度Ｖが予め定められた閾値Ｖ_Ｈ以下である判断された場合、改質反応部２３への燃料噴射量や改質空気供給量が概ね適正であり、改質反応部２３におけるＯ／Ｃが１．０から値ａまでの範囲に含まれていることになる。この場合、基本的には、改質反応部２３におけるＯ／Ｃが改質ガス中の燃料成分の収率（改質効率）を高める１付近に保たれていることになるが、Ｏ／Ｃが１．０から値ａの範囲内にある場合、若干の酸素過剰状態（リーン状態）となる。

このため、本実施形態において、ＥＣＵ３０は、Ｓ２４にて否定判断を行った場合、改質反応部２３におけるＯ／Ｃを１．０により一層近づけるための補正量（ΔＦｍ）を設定する（Ｓ３０）。本実施形態では、例えば内燃機関１の回転数および吸入空気量（第１エアフローメータＡＦＭ１の検出値）に応じて燃料噴射量の増量分を上記補正量（ΔＦｍ）として規定するマップがＥＣＵ３０の記憶装置に格納されており、Ｓ３０にて、ＥＣＵ３０は、このマップから補正量（ΔＦｍ）を読み出す。

なお、Ｓ３０で用いられるマップは、例えば内燃機関１の回転数および吸入空気量に応じて、その時点の燃料噴射量に対する燃料増量分の割合を規定するものであってもよい。また、Ｓ３０で用いられるマップは、例えば内燃機関１の回転数および吸入空気量に応じて、改質空気供給量の減量分またはその時点の改質空気供給量に対する減量分の割合を規定するものであってもよい。

上述のＳ２６，Ｓ２８またはＳ３０の処理の後、ＥＣＵ３０は、各種センサからの信号に基づいて、目標トルク等の機関運転条件が変動したか否か判定する（Ｓ３２）。そして、ＥＣＵ３０は、Ｓ３２にて機関運転条件が変動していないと判断した場合にのみ、上述の運転条件フラグを「１」とした上で（Ｓ３４）、上述のＳ１０以降の処理を再度実行する。

Ｓ１０以降の処理が再度実行される際、切換開始フラグが「１」とされていれば（Ｓ１０にて運転条件フラグが「０」ではないと判断された場合）、Ｓ１２およびＳ１４の処理はスキップされる。そして、Ｓ１０以降の処理が再度実行される際には、Ｓ２６にて補正量（−ΔＦ）が設定されている場合、次のＳ１６では、設定されている燃料噴射量からΔＦを差し引いた量の炭化水素系燃料が改質用燃料噴射弁１６から噴射され、Ｓ２８にて補正量（＋ΔＦ）が設定されている場合、次のＳ１６では、設定されている燃料噴射量にΔＦだけ加算した量の炭化水素系燃料が改質用燃料噴射弁１６から噴射される。

すなわち、本発明による燃料改質装置２０では、図３に関連して説明された特性を踏まえて、ＣＯ_２センサＳｃにより検出されるＣＯ_２濃度ＶがＶ_ＬからＶ_Ｈまでの範囲内に含まれるように改質反応部２３に対する炭化水素系燃料の供給量が補正される。これにより、改質触媒に対して供給される炭化水素系燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比Ｏ／Ｃを、およそ１から１をわずかに上回る値ａまでの範囲内に精度よく設定することが可能となる。

この結果、燃料改質装置２０では、改質反応部２３における改質効率を良好に維持すると共に、燃料改質装置２０における未改質燃料を減少させることが可能となる。また、改質触媒を流出した改質ガスに含まれるＣＯ_２やＨ_２の濃度は、改質触媒における反応状況を直ちに反映することから、ＣＯ_２濃度Ｖを用いれば、改質触媒での反応状況に応じた適切な空燃比制御を実行することができる。更に、改質触媒の温度は、上記Ｏ／Ｃが例えばおよそ１．０５を超えたあたりから急激に上昇することから、上述のように、Ｏ／Ｃを、およそ１から１をわずかに上回る値ａまでの範囲内に保つことにより、改質触媒の過剰な昇温をも抑制することが可能となる。

また、本実施形態では、ＣＯ_２濃度ＶがＶ_ＬからＶ_Ｈまでの範囲内に含まれると判断され、Ｓ３０にて補正量（ΔＦｍ）が設定されている場合、次のＳ１６では、設定されている燃料噴射量にΔＦｍを加算した量の炭化水素系燃料が改質用燃料噴射弁１６から噴射されることになる。このように、改質触媒に対して供給される炭化水素系燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比Ｏ／Ｃがおよそ１から１をわずかに上回る値ａまでの範囲に含まれている場合、更に、改質反応部２３に対する炭化水素系燃料の供給量を僅かに増加させることにより、改質反応部２３におけるＯ／Ｃを１．０により一層近づけることが可能となる。これにより、燃料改質装置２０に対する燃料供給量を適正にすることができる。

なお、改質燃料分配室２５にＣＯ_２センサＳｃを設ける代わりに、Ｈ_２Ｏセンサを設置してもよい。すなわち、図３に関連して説明された特性を利用すれば、Ｈ_２Ｏセンサによって改質触媒を流出した改質ガスに含まれるＨ_２Ｏの濃度を検出し、Ｈ_２Ｏ濃度に基づいて改質触媒における炭化水素系燃料および空気の空燃比を設定（補正）することも可能である。また、閾値Ｖ_ＬおよびＶ_Ｈの設定の仕方は、上述の例に限られるものではなく、改質反応部２３におけるＯ／Ｃが１付近に収まる範囲内で任意に定めることができる。

〔第２実施形態〕
以下、図５および図６を参照しながら、本発明の第２実施形態について説明する。なお、上述の第１実施形態に関連して説明されたものと同一の要素には同一の参照符号が付され、重複する説明は省略される。

図５は、上述の燃料改質装置２０において実行され得る他の改質制御ルーチンを説明するためのフローチャートである。図５に示される改質制御ルーチンを実行する場合も、ＥＣＵ３０は、まず、運転条件フラグの値を確認し（Ｓ４０）、運転条件フラグが「０」である場合、アクセル位置センサ３２等の検出値に基づいて内燃機関１の運転条件（例えば、目標トルク）を読み込むと共に、改質用燃料噴射弁１６からの燃料噴射量の補正量ΔＦを積算した値ΔＦ_ＴＯＴをリセットする（Ｓ４２）。

更に、ＥＣＵ３０は、所定のマップを用いて、Ｓ４２にて読み込んだ機関運転条件に対応した改質空気供給量を求めると共に、求めた改質空気供給量との関係で、改質反応部２３（改質触媒）における混合気のＯ／Ｃが１になるように改質用燃料噴射弁１６からの燃料噴射量を算出する（Ｓ４４）。そして、ＥＣＵ３０は、Ｓ４４にて定めた量の空気と、Ｓ４４に定めた量の炭化水素系燃料とが燃料改質装置２０に供給されるように、流量調整弁１４および改質用燃料噴射弁１６を制御する（Ｓ４６）。なお、ＥＣＵ３０は、Ｓ４６にて、各燃焼室３に吸入される混合気の空燃比が所望の値になるように、スロットルバルブ１２の開度をも制御する。

Ｓ４６の処理の後、ＥＣＵ３０は、ＣＯ_２センサＳｃからの信号に基づいて、改質触媒の下流側、すなわち、改質反応部２３から改質燃料分配室２５へと流出した改質ガスに含まれるＣＯ_２の濃度Ｖを取得し（Ｓ４８）、取得したＣＯ_２濃度Ｖが予め定められた閾値Ｖ_Ｌ以上であるか否か判定する（Ｓ５０）。本実施形態においても、閾値Ｖ_Ｌの値は、図３に示されるように、改質触媒に対して供給される炭化水素系燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比Ｏ／Ｃが１．０である場合の改質ガス中のＣＯ_２の濃度とされる。

また、Ｓ５０にてＣＯ_２濃度Ｖが閾値Ｖ_Ｌ以上であると判断した場合、ＥＣＵ３０は、Ｓ４８にて取得したＣＯ_２濃度Ｖが予め定められた閾値Ｖ_Ｈを上回っているか否か判定する（Ｓ５２）。本実施形態においても、閾値Ｖ_Ｈの値は、図３に示されるように、改質触媒に対して供給される炭化水素系燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比Ｏ／Ｃが値ａ（ａ＞１．０であり、例えば、ａ＝１．０２〜１．０３）である場合の改質ガス中のＣＯ_２の濃度とされる。

本実施形態において、Ｓ５０にてＣＯ_２濃度Ｖが閾値Ｖ_Ｌを下回っていると判断される場合、改質反応部２３への燃料噴射量が過剰であるが、あるいは、改質空気供給量が不足していることにより、改質反応部２３におけるＯ／Ｃが１．０を下回っている（改質反応部２３内がリッチになっている）ことになる。このため、ＥＣＵ３０は、Ｓ５０にて否定判断を行った場合、改質用燃料噴射弁１６からの燃料噴射量を所定量ΔＦ（ただし、ΔＦは正の所定値である）だけ減少させるように補正量（−ΔＦ）を設定すると共に、ΔＦ_ＴＯＴ＝ΔＦ_ＴＯＴ−ΔＦとする補正量ΔＦの積算処理を実行する（Ｓ５４）。

また、Ｓ５０にてＣＯ_２濃度Ｖが閾値Ｖ_Ｌ以上であると判断された後、Ｓ５２にてＣＯ_２濃度Ｖが予め定められた閾値Ｖ_Ｈを上回っていると判断された場合、改質反応部２３への燃料噴射量が不足しているか、あるいは、改質空気供給量が過剰であることにより、改質反応部２３におけるＯ／Ｃが値ａを上回っている（改質反応部２３内がリーンになりすぎている）ことになる。このため、ＥＣＵ３０は、Ｓ５２にて肯定判断を行った場合、改質用燃料噴射弁１６からの燃料噴射量を所定量ΔＦだけ増加させるように補正量（＋ΔＦ）を設定すると共に、ΔＦ_ＴＯＴ＝ΔＦ_ＴＯＴ＋ΔＦとする補正量ΔＦの積算処理を実行する（Ｓ５６）。

更に、Ｓ５０にてＣＯ_２濃度Ｖが閾値Ｖ_Ｌ以上であると判断した後、Ｓ５２にてＣＯ_２濃度Ｖが予め定められた閾値Ｖ_Ｈ以下である判断した場合、ＥＣＵ３０は、改質反応部２３におけるＯ／Ｃを１．０により一層近づけるための補正量（ΔＦｍ）を設定する（Ｓ５８）。本実施形態においても、例えば内燃機関１の回転数および吸入空気量に応じて燃料噴射量の増量分を上記補正量（ΔＦｍ）として規定するマップがＥＣＵ３０の記憶装置に格納されており、Ｓ３０にて、ＥＣＵ３０は、このマップから補正量（ΔＦｍ）を読み出す。

そして、本実施形態では、Ｓ５４またはＳ５６の処理を実行した場合、ＥＣＵ３０は、補正量ΔＦの積算値ΔＦ_ＴＯＴの絶対値が所定値αを上回っているか否か判定する（Ｓ５８）。ここで、ΔＦ_ＴＯＴの絶対値が所定値αを上回るということは、炭化水素系燃料の増量補正または減量補正の何れかがある程度行われたとしても、改質反応部２３におけるＯ／Ｃが所定範囲内（本実施形態では、１．０から値ａまでの範囲）に収まらないということを意味するから、燃料改質装置２０に何らかのトラブルが発生している可能性が高いものと想定される。このため、ＥＣＵ３０は、Ｓ６０で肯定判断を行った場合、燃料改質装置２０に何らかの故障が発生しているとみなし、図示されない所定の警告灯を点灯させるなどして警報を発生させた上で（Ｓ６２）、改質制御ルーチンを一旦終了させる。このように、燃料改質装置２０の故障判定は、改質触媒における炭化水素系燃料および空気の空燃比（Ｏ／Ｃ）を設定するための補正量ΔＦの積算値ΔＦ_ＴＯＴに基づいて実行されてもよい。

Ｓ６０にて否定判断がなされた場合、または、Ｓ３０の処理の後、ＥＣＵ３０は、各種センサからの信号に基づいて、目標トルク等の機関運転条件が変動したか否か判定する（Ｓ６４）。そして、ＥＣＵ３０は、Ｓ６４にて機関運転条件が変動していないと判断した場合にのみ、上述の運転条件フラグを「１」とした上で（Ｓ６６）、上述のＳ４０以降の処理を再度実行する。

Ｓ４０以降の処理が再度実行される際、切換開始フラグが「１」とされていれば、Ｓ４２およびＳ４４の処理はスキップされる。そして、Ｓ４０以降の処理が再度実行される際には、Ｓ５４にて補正量（−ΔＦ）が設定されている場合、次のＳ４６では、設定されている燃料噴射量からΔＦを差し引いた量の炭化水素系燃料が改質用燃料噴射弁１６から噴射され、Ｓ５６にて補正量（＋ΔＦ）が設定されている場合、次のＳ４６では、設定されている燃料噴射量にΔＦだけ加算した量の炭化水素系燃料が改質用燃料噴射弁１６から噴射される。これにより、改質触媒に対して供給される炭化水素系燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比Ｏ／Ｃを、およそ１から１をわずかに上回る値ａまでの範囲内に精度よく設定することが可能となり、改質反応部２３における改質効率を良好に維持し、改質触媒の過剰な昇温を抑制すると共に、燃料改質装置２０における未改質燃料を減少させることができる。

更に、本実施形態では、Ｓ５８にて補正量（ΔＦｍ）が設定されている場合、次のＳ４６では、設定されている燃料噴射量にΔＦｍを加算した量の炭化水素系燃料が改質用燃料噴射弁１６から噴射されることになる。これにより、改質反応部２３におけるＯ／Ｃを１．０により一層近づけることが可能となり、燃料改質装置２０に対する燃料供給量を適正にすることができる。なお、本実施形態において、Ｓ５４では改質空気供給量を所定量だけ減少させるように補正量が設定されてもよく、Ｓ５６では改質空気供給量を所定量だけ増加させるように補正量が設定されてもよい。そして、Ｓ５４やＳ５６にて改質空気供給量の補正量を積算し、当該積算値に基づいて燃料改質装置２０の故障判定を実行してもよい。

また、図５のＳ４２，Ｓ５４，Ｓ５６およびＳ６０で用いられる補正量ΔＦの積算値ΔＦ_ＴＯＴは、図６に示されるように、改質触媒における炭化水素系燃料および空気の空燃比（Ｏ／Ｃ）を設定するための補正量を設定した回数の積算値ｎで置き換えられてもよい。すなわち、図６の改質制御ルーチンにおいて、ＥＣＵ３０は、Ｓ５５にて、改質用燃料噴射弁１６からの燃料噴射量を所定量ΔＦだけ減少させるように補正量（−ΔＦ）を設定すると、それと同時に補正回数の積算値ｎを１だけディクリメントする。また、ＥＣＵ３０は、Ｓ５７にて、改質用燃料噴射弁１６からの燃料噴射量を所定量ΔＦだけ増加させるように補正量（＋ΔＦ）を設定すると、それと同時に補正回数の積算値ｎを１だけインクリメントする。

そして、ＥＣＵ３０は、Ｓ５５またはＳ５７の処理の後、Ｓ６１にて補正回数の積算値ｎの絶対値が所定値βを上回っているか否か判定する。ここで、補正回数の積算値ｎが所定値βを上回るということは、炭化水素系燃料の増量補正または減量補正の何れかがある程度の回数だけ行われても、改質反応部２３におけるＯ／Ｃが所定範囲内（本実施形態では、１．０から値ａまでの範囲）に収まらないということを意味するから、燃料改質装置２０に何らかのトラブルが発生している可能性が高いものと想定される。このため、ＥＣＵ３０は、Ｓ６１で肯定判断を行った場合、燃料改質装置２０に何らかの故障が発生しているとみなし、図示されない所定の警告灯を点灯させるなどして警報を発生させた上で（Ｓ６２）、改質制御ルーチンを一旦終了させる。

このような図６の改質制御ルーチンを採用しても、図５の改質制御ルーチンを採用した場合と同様の作用効果を得ることができる。なお、図６の改質制御ルーチンでは、Ｓ４０にて運転条件フラグが「０」であると判断された場合に、機関運転条件の読込みと共に、補正回数の積算値ｎのリセットが実行されることになる（Ｓ４３）。

〔第３実施形態〕
以下、図７を参照しながら、本発明の第３実施形態について説明する。なお、上述の第１実施形態等に関連して説明されたものと同一の要素には同一の参照符号が付され、重複する説明は省略される。

図７は、上述の燃料改質装置２０において実行され得る更に他の改質制御ルーチンを説明するためのフローチャートである。図７に示される改質制御ルーチンを実行する場合、ＥＣＵ３０は、まず、運転条件フラグの値を確認し（Ｓ１００）、運転条件フラグが「０」である場合、アクセル位置センサ３２等の検出値に基づいて内燃機関１の運転条件（例えば、目標トルク）を読み込む（Ｓ１０２）。更に、ＥＣＵ３０は、所定のマップを用いて、Ｓ１０２にて読み込んだ機関運転条件に対応した改質空気供給量を求めると共に、求めた改質空気供給量との関係で、改質反応部２３（改質触媒）における混合気のＯ／Ｃが１になるように改質用燃料噴射弁１６からの燃料噴射量を算出する（Ｓ１０４）。

そして、ＥＣＵ３０は、Ｓ１０４にて定めた量の空気と、Ｓ１０４に定めた量の炭化水素系燃料とが燃料改質装置２０に供給されるように、流量調整弁１４および改質用燃料噴射弁１６を制御する（Ｓ１０６）。なお、ＥＣＵ３０は、Ｓ１０６にて、各燃焼室３に吸入される混合気の空燃比が所望の値になるように、スロットルバルブ１２の開度をも制御する。Ｓ１０６の処理の後、ＥＣＵ３０は、ＣＯ_２センサＳｃからの信号に基づいて、改質触媒の下流側、すなわち、改質反応部２３から改質燃料分配室２５へと流出した改質ガスに含まれるＣＯ_２の濃度Ｖを取得し（Ｓ１０８）、取得したＣＯ_２濃度Ｖが予め定められた閾値Ｖ_Ｒを下回っているか否か判定する（Ｓ１１０）。本実施形態において、閾値Ｖ_Ｒの値は、例えば、改質触媒に対して供給される炭化水素系燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比Ｏ／Ｃが１．０である場合の改質ガス中のＣＯ_２濃度とされる。

Ｓ１１０にてＣＯ_２濃度Ｖが閾値Ｖ_Ｒを下回っていると判断される場合、改質反応部２３への燃料噴射量が過剰であるか、あるいは、改質空気供給量が不足していることにより、改質反応部２３におけるＯ／Ｃが１．０を下回っている（改質反応部２３内がリッチになっている）ことになる。このため、ＥＣＵ３０は、Ｓ１１０にて肯定判断を行った場合、改質用燃料噴射弁１６からの燃料噴射量を所定量ΔＦＳ（ただし、ΔＦＳは正の所定値である）だけ減少させるように補正量（−ΔＦＳ）を設定する（Ｓ１１２）。

一方、Ｓ１１０にてＣＯ_２濃度Ｖが閾値Ｖ_Ｒ以上であると判断される場合、改質反応部２３への燃料噴射量が不足しているか、あるいは、改質空気供給量が過剰であることにより、改質反応部２３におけるＯ／Ｃが１．０以上となっている（改質反応部２３内がリーンになっている）ことになる。このため、ＥＣＵ３０は、Ｓ１１０にて否定判断を行った場合、改質用燃料噴射弁１６からの燃料噴射量を所定量ΔＦＬ（ただし、ΔＦＬは正の所定値である）だけ増加させるように補正量（−ΔＦＬ）を設定する（Ｓ１１４）。ここで、改質用燃料噴射弁１６からの燃料噴射量を減少させるべくＳ１１２にて設定される補正量ΔＦＳは、改質用燃料噴射弁１６からの燃料噴射量を増加させるべくＳ１１４にて設定される補正量ΔＦＬよりも大きい値とされており、本実施形態では、例えば、ΔＦＳ＝３×ΔＦＬとされる。

Ｓ１１２またはＳ１１４の処理の後、ＥＣＵ３０は、各種センサからの信号に基づいて、目標トルク等の機関運転条件が変動したか否か判定する（Ｓ１１６）。そして、ＥＣＵ３０は、Ｓ１１にて機関運転条件が変動していないと判断した場合にのみ、上述の運転条件フラグを「１」とした上で（Ｓ１１８）、上述のＳ１００以降の処理を再度実行する。

Ｓ１００以降の処理が再度実行される際、切換開始フラグが「１」とされていれば、Ｓ１０２およびＳ１０４の処理はスキップされる。そして、Ｓ１００以降の処理が再度実行される際には、Ｓ１１２にて補正量（−ΔＦＳ）が設定されている場合、次のＳ１０６では、設定されている燃料噴射量からΔＦＳを差し引いた量の炭化水素系燃料が改質用燃料噴射弁１６から噴射され、Ｓ１１４にて補正量（＋ΔＦＬ）が設定されている場合、次のＳ１０６では、設定されている燃料噴射量にΔＦＬだけ加算した量の炭化水素系燃料が改質用燃料噴射弁１６から噴射される。

この場合、Ｓ１１２にて設定される補正量ΔＦＳは、Ｓ１１４にて設定される補正量ΔＦＬよりも（絶対値が）大きいので、改質反応部２３内がリッチ（Ｏ／Ｃ＜１）である場合には、改質反応部２３への炭化水素系燃料の供給量が充分に増加させられ、改質反応部２３内がリッチ状態のままとされてしまうことが確実に抑制される。また、改質反応部２３内がリーン（Ｏ／Ｃ＞１）である場合、改質反応部２３への炭化水素系燃料の供給量の減少分は比較的小さいので、改質反応部２３内がリッチ状態とされてしまうことが確実に抑制される。

従って、図７の改質制御ルーチンを採用しても、改質触媒に対して供給される炭化水素系燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比Ｏ／Ｃを、およそ１から１をわずかに上回る値ａまでの範囲（改質反応部２３内がややリーンになる範囲）内に精度よく設定することが可能となり、改質反応部２３における改質効率を良好に維持し、改質触媒の過剰な昇温を抑制すると共に、燃料改質装置２０における未改質燃料を減少させることができる。

本発明の第１実施形態に係る燃料改質装置が適用された内燃機関を示す概略構成図である。 図１の内燃機関の制御ブロック図である。 改質触媒に対して供給される炭化水素系燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比Ｏ／Ｃと改質ガス中の各成分の濃度との関係を示すグラフである。 本発明の第１実施形態に係る燃料改質装置における改質制御ルーチンを説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る燃料改質装置における改質制御ルーチンを説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る燃料改質装置における改質制御ルーチンの変形例を説明するためのフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る燃料改質装置における改質制御ルーチンを説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
３ 燃焼室
１２ スロットルバルブ
１４ 流量調整弁
１５ 開閉弁
１６ 改質用燃料噴射弁
１６０ 通常燃料噴射弁
１７ 燃料ポンプ
１８ 燃料タンク
２０ 燃料改質装置
２１ 本体
２２ 空燃混合部
２３ 改質反応部
２４ 電気式プレヒータ
２５ 改質燃料分配室
２６ 改質燃料供給管
２７ 改質燃料供給ノズル
Ｓｃ ＣＯ_２センサ

Claims (5)

1. 改質触媒を有し、当該改質触媒により炭化水素系燃料と空気との混合気を改質する燃料改質装置において、
   前記改質触媒を流出した流体に含まれるＣＯ_２およびＨ_２Ｏの少なくとも何れか一方の濃度を検出する濃度検出手段と、
   前記濃度検出手段の検出値に基づいて前記改質触媒における炭化水素系燃料および空気の空燃比を設定する制御手段とを備えることを特徴とする燃料改質装置。
2. 前記制御手段は、前記濃度検出手段により検出される濃度が所定範囲内に含まれるように前記改質触媒に対する炭化水素系燃料および空気の供給量の少なくとも何れか一方を補正し、前記所定範囲は、前記改質触媒に対して供給される炭化水素系燃料中の炭素原子に対する空気中の酸素原子の比Ｏ／Ｃがおよそ１から１をわずかに上回る値までの範囲に含まれるように定められることを特徴とする請求項１に記載の燃料改質装置。
3. 前記制御手段は、前記濃度検出手段により検出される濃度が前記所定範囲内に含まれる場合に、前記改質触媒に対する炭化水素系燃料の供給量を増加させるか、または、前記改質触媒に対する空気の供給量を減少させることを特徴とする請求項２に記載の燃料改質装置。
4. 前記濃度検出手段により検出される濃度が所定値以上である場合に、装置に何らかの異常が発生していると判断する手段を更に備えることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の燃料改質装置。
5. 改質触媒を有し、当該改質触媒により炭化水素系燃料と空気との混合気を改質する燃料改質装置の運転方法において、
   前記改質触媒を流出した流体に含まれるＣＯ_２およびＨ_２Ｏの少なくとも何れか一方の濃度を検出し、当該濃度に基づいて前記改質触媒における炭化水素系燃料および空気の空燃比を設定することを特徴とする燃料改質装置の運転方法。

Images